2016年，Science公布了125個最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)課題，在今后1／4個世紀的時間里，人們將致力于研究解決這些課題。這125個課題如下(前25個被認為是最重要的課題)：
125個最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)課題
1、宇宙由什么構(gòu)成?
2、意識的生物學(xué)基礎(chǔ)是什么?
3、為什么人類基因會如此之少?
4、遺傳變異與人類健康的相關(guān)程度如何?
5、物理定律能否統(tǒng)一?
6、人類壽命到底可以延長多久?
7、是什么控制著器官再生?
8、皮膚細胞如何成為神經(jīng)細胞?
9、單個體細胞怎樣成為整株植物?
10、地球內(nèi)部如何運行?
11、地球人類在宇宙中是否獨一無二?
12、地球生命在何處產(chǎn)生、如何產(chǎn)生?
13、什么決定了物種的多樣性?
14、什么基因的改變造就了獨特的人類?
15、記憶如何存儲和恢復(fù)?
16、人類合作行為如何發(fā)展?
17、怎樣從海量生物數(shù)據(jù)中產(chǎn)生大的可視圖片?
18、化學(xué)自組織的發(fā)展程度如何?
19、什么是傳統(tǒng)計算的極限?
20、我們能否有選擇地切斷某些免疫反應(yīng)?
21、量子不確定性和非局部性背后是否有更深刻的原理?
22、能否研制出有效的HIV疫苗?
23、溫室效應(yīng)會使地球溫度達到多高?
24、什么時間用什么能源可以替代石油?
25、地球到底能負擔(dān)多少人口?
26、宇宙是否唯一?
27、是什么驅(qū)動宇宙膨脹?
28、第一顆恒星與星系何時產(chǎn)生、怎樣產(chǎn)生?
29、超高能宇宙射線來自何處?
30、是什么給類星體提供動力?
31、黑洞的本質(zhì)是什么?
32、正物質(zhì)為何多于反物質(zhì)?
33、質(zhì)子會衰減嗎?
34、重力的本質(zhì)是什么?
35、時間為何不同于其他維度?
36、是否存在比夸克更小的基本粒子?
37、中微子是其自己的反粒子嗎?
38、是否有解釋所有相關(guān)電子系統(tǒng)的統(tǒng)一理論?
39、人類能夠制造最強的激光嗎?
40、能否制造完美的光學(xué)透鏡?
41、是否可能制造出室溫下的磁性半導(dǎo)體?
42、什么是高溫超導(dǎo)性之后的成對機制?
43、能否發(fā)展關(guān)于湍流動力學(xué)和顆粒材料運動學(xué)的綜合理論?
44、是否存在穩(wěn)定的高原子量元素?
45、固體中是否有超流動性?如果有，如何解釋?
46、水的結(jié)構(gòu)如何?
47、玻璃態(tài)物質(zhì)的本質(zhì)是什么?
48、是否存在合理化學(xué)合成的極限?
49、光電電池的最終效率如何?
50、核聚變將最終成為未來的能源嗎?
51、驅(qū)動太陽磁周期的原因是什么?
52、行星怎樣形成?
53、是什么引發(fā)了冰期?
54、使地球磁場逆轉(zhuǎn)的原因是什么?
55、是否存在有助于預(yù)報的地震先兆?
56、太陽系的其他星球上現(xiàn)在和過去是否存在生命?
57、自然界中手性原則的起源是什么?
58、能否預(yù)測蛋白質(zhì)折疊?
59、人體中的蛋白質(zhì)有多少存在方式?
60、蛋白質(zhì)如何發(fā)現(xiàn)其作用對象?
61、細胞死亡有多少種形式?
62、是什么保持了細胞內(nèi)的通行順暢?
63、為什么細胞的成分可以獨立于DNA而自行復(fù)制?
64、基因組中功能不同于RNA的角色是什么?
65、基因組中端粒和絲粒的作用是什么?
66、為什么一些基因組很大，另一些又相當(dāng)緊湊?
67、基因組中的“垃圾”(“junk”)有何作用?
68、新技術(shù)能使DNA測序的成本降低多少?
69、器官和整個有機體如何了解停止生長的時間?
70、除了繼承突變，基因組如何改變?
71、在胚胎期，不對稱現(xiàn)象是如何確定的?
72、翼、鰭和面孔如何發(fā)育進化?
73、是什么引發(fā)了青春期?
74、干細胞是否位于所有腫瘤的中心?
75、腫瘤更容易通過免疫進行控制嗎?
76、腫瘤的控制比治愈是否更容易?
77、炎癥是所有慢性疾病的主要原因嗎?
78、瘋牛病會怎樣發(fā)展?
79、脊椎動物在多大程度上依賴先天免疫系統(tǒng)來抵抗傳染病?
80、對抗原而言，免疫記憶需要延長暴露嗎?
81、為什么孕婦的免疫系統(tǒng)不拒絕其胎兒?
82、什么與有機體的生物鐘同步?
83、遷徙生物怎樣發(fā)現(xiàn)其遷移路線?
84、為什么要睡眠?
85、人類為什么會做夢?
86、語言學(xué)習(xí)為什么存在臨界期?
87、信息素影響人類行為嗎?
88、一般麻醉劑如何發(fā)揮作用?
89、導(dǎo)致精神分裂癥的原因是什么?
90、引發(fā)孤獨癥的原因是什么?
91、阿茲海默癥患者的生命能夠延續(xù)多久?
92、致癮的生物學(xué)基礎(chǔ)是什么?
93、大腦如何建立道德觀念?
94、通過計算機進行學(xué)習(xí)的極限是什么?
95、有多少個性源于遺傳?
96、性別傾向的生物學(xué)根源是什么?
97、生命樹是生命之間系統(tǒng)關(guān)系最好的表達方式嗎?
98、地球上有多少物種?
99、什么是物種?
100、橫向轉(zhuǎn)移為什么會發(fā)生在眾多的物種中以及如何發(fā)生?
101、誰是世界的共同祖先?
102、植物的花朵如何進化?
103、植物怎樣制造細胞壁?
104、如何控制植物生長?
105、為什么所有的植物不能免疫一切疾病?
106、外界壓力環(huán)境下，植物的變異基礎(chǔ)是什么?
107、是什么引起物質(zhì)消失?
108、能否避免物種消亡?
109、一些恐龍為什么如此龐大?
110、生態(tài)系統(tǒng)對全球變暖的反應(yīng)如何?
111、至今共有多少人種，他們之間有何關(guān)聯(lián)?
112、是什么提升了現(xiàn)代人類的行為?
113、什么是人類文化的根源?
114、語言和音樂演化的根源是什么?
115、什么是人種，人種如何進化?
116、為什么一些國家向前發(fā)展，而有些國家的發(fā)展停滯?
117、政府高額赤字對國家利益和經(jīng)濟增長速度有什么影響?
118、政治與經(jīng)濟自由密切相關(guān)嗎?
119、為什么改變?nèi)龉貐^(qū)貧困狀態(tài)的努力幾乎全部失敗?
120、有沒有簡單的方法確定橢圓曲線是否存在無窮多解?
121、霍奇閉鏈是代數(shù)閉鏈的和嗎?
122、數(shù)學(xué)家將會最終給出Navier-Stokes方程的解嗎?
123、龐加萊實驗?zāi)芊翊_定4維空間的球?
124、黎曼zeta函數(shù)的零解都有a+bi形式嗎?
125、對粒子物理標準模型研究是否會停止在量子Yahg-Mills理論上?
(注：最后6個數(shù)學(xué)問題選自Clay數(shù)學(xué)研究所提出的新千年問題)
簡單歸納統(tǒng)計這125個問題，其中涉及生命科學(xué)的問題占46%，關(guān)系宇宙和地球的問題占16%，與物質(zhì)科學(xué)相關(guān)的問題占14%以上，認知科學(xué)問題占9%。其余問題分別涉及數(shù)學(xué)與計算機科學(xué)、政治與經(jīng)濟、能源、環(huán)境和人口等。
來源：《Science》，摘自同濟大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)
